Πώς επιτυγχάνει η γρίπη:Οι ερευνητές εντοπίζουν παράγοντες υποδοχής που βοηθούν τα πολλαπλά στελέχη της γρίπης ευδοκιμούν
Οι ερευνητές ανέπτυξαν ένα σύστημα που αναγνωρίζει ταχέως τις περιοχές εντός πρωτεϊνών ιογενών γρίπης που υποβάλλονται σε γενετικές μεταλλάξεις και στη συνέχεια μολύνουν τον ξενιστή, συμβάλλοντας ενδεχομένως στην επιτυχία της γρίπης. Τα αποτελέσματα δημοσιεύθηκαν σήμερα στο περιοδικό _Cell Host &Microbe_.
"Ο ιός της γρίπης εξελίσσεται και αλλάζει πολύ γρήγορα", δήλωσε ο ανώτερος συγγραφέας Sarah Fortune, PhD, καθηγητής μικροβιολογίας στο Penn και ένας ερευνητής του Ιατρικού Ινστιτούτου Howard Hughes. "Έχουμε γνωρίσει ότι η αλληλουχία του ιικού γονιδιώματος αλλάζει, αλλά δεν γνωρίζαμε πολύ καλά τη σχέση μεταξύ των αλλαγών της αλληλουχίας και της ικανότητας του ιού να αναπτύσσεται και να μεταδίδει στους ανθρώπους.
"Σε αυτή τη μελέτη, μπορούσαμε να εντοπίσουμε γρήγορα και να χαρτογραφήσουμε ποια μέρη του ιικού γονιδιώματος άλλαζαν και συνδέουμε αυτές τις αλλαγές με την ικανότητα αναπαραγωγής και ανάπτυξης σε ρινικούς ιστούς.
Η γρίπη παραμένει μια από τις πιο πιεστικές απειλές μολυσματικών ασθενειών στον κόσμο, προκαλώντας εποχιακές επιδημίες που οδηγούν σε σημαντική νοσηρότητα και θνησιμότητα παγκοσμίως. Οι εποχιακοί ιοί της γρίπης μόνο είναι υπεύθυνοι για περίπου 290.000 έως 650.000 θανάτους κάθε χρόνο, ενώ οι ιοί πανδημίας γρίπης έχουν προκαλέσει μερικές από τις πιο θανατηφόρες πανδημίες στη σύγχρονη ιστορία.
Η ικανότητα του ιού της γρίπης να προκαλέσει ασθένεια στους ανθρώπους εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τις πρωτεΐνες του ιού που αλληλεπιδρούν άμεσα με τις πρωτεΐνες του ξενιστή. Συγκεκριμένα, η επιτυχία και η μετάδοση συγκεκριμένων στελεχών ή παραλλαγών της γρίπης εξαρτάται από τις ικανότητές τους να δεσμεύονται σε κυτταρικούς υποδοχείς στις επιφάνειες των αναπνευστικών κυττάρων και στη συνέχεια να αναπαραχθούν μέσα σε αυτά τα κύτταρα. Ενώ είναι γνωστό ότι οι ιοί της γρίπης εξελίσσονται συνεχώς γενετικά, οι ερευνητές εξακολουθούν να έχουν περιορισμένη κατανόηση των ειδικών μοριακών μηχανισμών με τους οποίους οι παραλλαγές της γρίπης εκμεταλλεύονται το εύρος ανθρώπινου ξενιστή και το ανοσοποιητικό σύστημα.
Για να αντιμετωπίσει αυτό το χάσμα γνώσεων, η ομάδα της Fortune ανέπτυξε ένα ευπροσάρμοστο μοριακό σύστημα για να δημιουργήσει ταχέως χιλιάδες γενετικά ποικίλες παραλλαγές ιού της γρίπης και στη συνέχεια να ποσοτικοποιήσει πόσο καλά μπορεί να αναπαράγει κάθε παραλλαγή σε ανθρώπινα αναπνευστικά κύτταρα. Εισήγαγαν συστηματικά γενετικές μεταλλάξεις σε δύο βασικές ιικές πρωτεΐνες - την αιμοσυγκολλητίνη (ΗΑ) και τη νευραμινιδάση (NA) που βοηθούν τον ιό να εισέλθει και να εξαντληθεί τα κύτταρα. Στη συνέχεια, εξέτασαν αυτές τις μεγάλες μεταλλαγμένες βιβλιοθήκες για παραλλαγές που χρησιμοποιούσαν καλύτερες μεταλλάξεις σε πρωτεΐνες ξενιστή.
"Επειδή ο ιός της γρίπης αναπαράγει πολύ γρήγορα και αναπτύσσεται σε υψηλούς τίτλους, μπορούμε να κάνουμε πειράματα για να κατανοήσουμε πολύ τις εξελικτικές και λειτουργικές συνέπειες των μεμονωμένων μεταλλάξεων πολύ γρήγορα, σε σύγκριση με άλλους ιούς που μπορεί να έχουν μακρές ώρες παραγωγής ή πολύπλοκες απαιτήσεις ανάπτυξης", δήλωσε ο συν-σύμβουλος Christopher Lazear, PhD. "Χρησιμοποιούμε αυτό ως πλεονέκτημα στις μελέτες μας, επιτρέποντάς μας να εκτελούμε βαθιές και συστηματικές μελέτες για να κατανοήσουμε την εξέλιξη του ιού".
Η μελέτη αποκάλυψε ότι οι ιοί της γρίπης μπορούν να εκμεταλλευτούν αποτελεσματικά τις φυσικές παραλλαγές των ανθρώπινων πρωτεϊνών για να αποκτήσουν νέες λειτουργίες που ενισχύουν την ικανότητά τους να μολύνουν τα ρινικά κύτταρα. Οι μεταλλάξεις εντός των πρωτεϊνών ΗΑ και ΝΑ στην επιφάνεια του ιού συνδέονταν ειδικά με το πόσο αποτελεσματικά ο ιός ήταν σε θέση να εισέλθει σε ανθρώπινα ρινικά κύτταρα και να αναπαράγει εκεί, και τα δύο απαραίτητα βήματα στην ικανότητα της γρίπης να εξαπλώνεται και να προκαλεί ασθένεια.
"Αυτά τα αποτελέσματα παρέχουν ένα πλαίσιο για την ταχεία αναλύσεις των μοριακών μηχανισμών που υποστηρίζουν την επιτυχία και τη μετάδοση της γρίπης και, ευρύτερα, για κάθε αναπνευστικό παθογόνο", δήλωσε ο Fortune. "Επιπλέον, το σύστημά μας μπορεί να αποκαλύψει τους καθοριστικούς παράγοντες της ευαισθησίας της γρίπης, η οποία θα μπορούσε να προσφέρει νέες θεραπευτικές οδούς για να αποτρέψει ευρέως τη λοίμωξη από τον ιό της γρίπης".
Άλλοι συν-συγγραφείς στη μελέτη περιλαμβάνουν:την Katherine Brown της Penn, την Elizabeth B. Creech, την Hannah M. Bartsch και τον Scott Hensley. και ο James V. Seeley, ο Andrew L. Vaughan και η Emily S. Crawford.
Η έρευνα υποστηρίχθηκε από το Εθνικό Ινστιτούτο Αλλεργίας και Λοιμωδών Ασθενειών (επιχορηγήσεις NIAID-U19AI118610, NIAID-R01AI120994, NIAID-R21AI141445), οι φιλανθρωπικές εμπιστοσύνης Pew και ένα βραβείο καριέρας του Ταμείου Burroughs για ιατρικούς επιστήμονες.
